Лидары

Многоволновый аэрозольный лидар

Аэрозоль является одной из основных составляющих атмосферы влияющей на радиационный баланс Земли. Разработанный в ЦФП ИОФ РАН многоволновый лидар позволяет дистанционно определять основные микрофизические параметры аэрозоля.

Лидар позволяет определять:

средний размер аэрозоля,
числовую, поверхностную и объемную концентрации,
оптическую толщину,
комплексный показатель преломления,
коэффициент деполяризации,
содержание водяного пара.

Структура лидара

Лидар PL 200 включает излучатель, коллиматор лазерного пучка, приемный телескоп, анализатор спектра и регистрирующую электронику.



Структурная схема лидара.

Излучатель. Источником излучения является Nd:YAG лазер с генератором третьей гармоники. Основные параметры лазера:

Энергия на длине волны 355 нм: 70 мДж
Частота повторения: 25 Гц
Расходимость пучка: < 1 мрад

Коллиматор. Внеосевой параболический коллиматор с диэлектрическими покрытиями и коэффициентом увеличения 5 предназначен для одновременного телескопирования излучаемых длин волн (1064, 532, 355 нм).

Приемный телескоп. В лидаре используется телескоп Ньютона с апертурой 300 мм. Главное зеркало является параболическим с фокальным расстоянием 970 мм.

Анализатор спектра. Компоненты рассеянного излучения разделяются в анализаторе спектра дихроичными зеркалами. Конструкция анализатора является модульной, что позволяет реализовывать любое необходимое в эксперименте количество измерительных каналов. Базовая конфигурация анализатора представлена на рисунке. Она позволяет регистрировать сигналы упругого рассеяния на длинах волн 355, 532, 1064 нм; рамановские сигналы рассеяния азота на длинах волн 387, 608 нм и рамановский сигнал рассеяния водяного пара (408 нм). Поляризационный куб разделяет компоненты рассеянного излучения на длине волны 355 нм с ориентацией поляризации параллельной и перпендикулярной по отношению к исходному излучению.

Оптические сигналы регистрируются ФЭУ Hamamatsu R7400. Для измерений на длине волны 1064 нм используется лавинный кремниевый фотодиод с диаметром приемной площадки 3 мм.

Регистрирующая электроника. ФЭУ измеряющие оптический сигнал могут использоваться как в аналоговом режиме, так и в режиме счета фотонов. Стандартный блок электроники включает:

АЦП: 4 канала, 14 бит, 60 МГц
Счетчик: 8 каналов, 120 МГц


Оптическая схема анализатора спектра.